高中化學(xué)物質(zhì)沸點(diǎn)高低的比較及其應(yīng)用

物質(zhì)沸點(diǎn)高低是由構(gòu)成物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間作用力大小決定的。物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間作用力包括分子間作用力和各種化學(xué)鍵。以下從兩大方面談幾點(diǎn)比較物質(zhì)沸點(diǎn)高低的方法。一.從分子間作用力大小比較物質(zhì)沸點(diǎn)高低1.據(jù)碳原子數(shù)判斷對(duì)于有機(jī)同系物來(lái)說(shuō)，因結(jié)構(gòu)相似，碳原子數(shù)越多，分子越大，范德瓦爾斯力就越大，沸點(diǎn)也就越高。如：；2.根據(jù)支鏈數(shù)目判斷在有機(jī)同分異構(gòu)體中，支鏈越多，分子就越近于球形，分子間接觸面積就越小，沸點(diǎn)就越低。如：正戊烷>異戊烷>新戊烷。3.根據(jù)取代基的位置判斷例如，二甲苯有三種同分異構(gòu)體：鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯。我們可以這樣理解，把這些分子看作一個(gè)球體，這三種分子的體積依次增大，分子間的距離也增大，因而分子間作用力減小，熔沸點(diǎn)就降低。因此它們的沸點(diǎn)依次降低。4.根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量判斷對(duì)于一些結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，因此相對(duì)分子質(zhì)量大小與分子大小成正比，故相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力就越大，沸點(diǎn)就越高。如：。5.據(jù)分子極性判斷對(duì)于分子大小與相對(duì)分子質(zhì)量大小都相近的共價(jià)化合物來(lái)說(shuō)，分子極性越大，分子間作用力就越大，沸點(diǎn)就越高。如：CO>N2。6.根據(jù)氫鍵判斷因?yàn)闅滏I>范德瓦爾斯力，所以由氫鍵構(gòu)成的物質(zhì)沸點(diǎn)高于由范德瓦爾斯力構(gòu)成的物質(zhì)。如：乙醇>氯乙烷；HF>HI>HBr>HCl。一般情況下，HF、H2O、NH3等分子間存在氫鍵。二.從化學(xué)鍵的強(qiáng)弱比較物質(zhì)沸點(diǎn)高低對(duì)于原子晶體、離子晶體和分子晶體來(lái)說(shuō)，構(gòu)成這些晶體的化學(xué)鍵強(qiáng)弱，不僅能幫助判斷物質(zhì)熔點(diǎn)、硬度大小，還能用來(lái)判斷物質(zhì)沸點(diǎn)高低。1.根據(jù)晶體類型判斷一般來(lái)說(shuō)，不同類型晶體的熔沸點(diǎn)的高低順序?yàn)椋涸泳w>離子晶體>分子晶體，而金屬晶體的溶沸點(diǎn)有高有低。這是由于不同類型晶體的微粒間作用不同，其熔沸點(diǎn)也不相同。原子晶體間靠共價(jià)鍵結(jié)合，一般熔沸點(diǎn)最高；離子晶體陰、陽(yáng)離子間靠離子鍵結(jié)合，一般熔沸點(diǎn)較高；分子晶體分子間靠范德瓦爾斯力結(jié)合，一般熔沸點(diǎn)較低；金屬晶體中金屬鍵的鍵能有大有小，因而金屬晶體熔沸點(diǎn)有高有低。如：金剛石>食鹽>干冰。2.根據(jù)微粒半徑判斷（1）對(duì)于金屬晶體和原子晶體來(lái)說(shuō)，當(dāng)晶體類型相同時(shí)，物質(zhì)沸點(diǎn)高低可由質(zhì)點(diǎn)微粒半徑大小來(lái)判斷。即：質(zhì)點(diǎn)半徑越小，質(zhì)點(diǎn)間鍵長(zhǎng)就越短，鍵就越難斷裂，晶體的沸點(diǎn)就越高。如：金屬晶體類：，故沸點(diǎn)。同理可得堿金屬?gòu)姆悬c(diǎn)逐漸降低。原子晶體類：，故沸點(diǎn)。（2）對(duì)于離子晶體，其沸點(diǎn)高低與晶格能大小基本上成正比。為了便于學(xué)生接受，我們可從庫(kù)侖定律：進(jìn)行解釋。即陰陽(yáng)離子所帶電荷越多，離子鍵就越強(qiáng)，沸點(diǎn)就越高；離子核間距離越大，離子鍵越弱，物質(zhì)沸點(diǎn)越低。如：。3.根據(jù)物質(zhì)狀態(tài)判斷即物質(zhì)沸點(diǎn)高低按常溫下的狀態(tài)：固體>液體>氣體。如：。物質(zhì)的沸點(diǎn)在化學(xué)學(xué)習(xí)中也有重要的應(yīng)用，以下從六個(gè)方面談物質(zhì)沸點(diǎn)在化學(xué)中的應(yīng)用。（1）理解物質(zhì)的物理性質(zhì)應(yīng)用物質(zhì)的沸點(diǎn)可以判斷物質(zhì)在常溫（25℃時(shí)）下的狀態(tài)，判斷氣體被液化的難易及液態(tài)物質(zhì)的揮發(fā)性大小等。物質(zhì)的沸點(diǎn)相對(duì)較高者，則該物質(zhì)較易被液化。如SO2（沸點(diǎn)－10℃）、NH3（－33.35℃）、Cl2（－34.5℃）被液化由易到難的順序是SO2、NH3、Cl2。物質(zhì)的沸點(diǎn)越低，則越容易揮發(fā)（氣化），如液溴（58.78℃）、苯（80.1℃）易揮發(fā)、濃硫酸（338℃）難揮發(fā)等。（2）推測(cè)物質(zhì)的晶體類型分子晶體是由較小的分子間作用力而形成，故熔沸點(diǎn)較低；離子晶體是由離子間較強(qiáng)的離子鍵而形成，故熔沸點(diǎn)一般較高；原子晶體是由原子間較強(qiáng)的共價(jià)鍵而形成，故熔沸點(diǎn)很高。如白磷的熔點(diǎn)是44.1℃、沸點(diǎn)是280℃可推測(cè)是分子晶體；NaCl的熔點(diǎn)是801℃、沸點(diǎn)是1413℃可推測(cè)是離子晶體；晶體硅的熔點(diǎn)是1410℃、沸點(diǎn)是2355℃可推測(cè)是原子晶體等。（3）根據(jù)物質(zhì)的沸點(diǎn)不同對(duì)混合物進(jìn)行分離如工業(yè)上所用的氮?dú)?，通常是利用氮?dú)獾姆悬c(diǎn)（－195.8℃）比氧氣的沸點(diǎn)（－183℃）低而控制溫度對(duì)液態(tài)空氣加以分離制得；石油工業(yè)利用石油中各組分的沸點(diǎn)不同，通過(guò)控制加熱的溫度來(lái)分離各組分；釀酒工業(yè)利用酒精的沸點(diǎn)（78℃）比水的沸點(diǎn)（100℃）低而采用蒸餾的方法分離酒精和水等。（4）應(yīng)用物質(zhì)的沸點(diǎn)不同，通過(guò)控制反應(yīng)溫度來(lái)控制化學(xué)反應(yīng)的方向①高沸點(diǎn)的酸制備低沸點(diǎn)的酸。如用高沸點(diǎn)的H2SO4制備低沸點(diǎn)的HCl、HF、HNO3等；用高沸點(diǎn)的H3PO4制備低沸點(diǎn)的HBr、HI等。②控制反應(yīng)溫度使一些特殊反應(yīng)得以發(fā)生。如：，已知鈉的混點(diǎn)（882.9℃）高于鉀的沸點(diǎn)（774℃），故可以通過(guò)控制溫度使鉀呈氣態(tài)，鈉呈液態(tài)，應(yīng)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理，反應(yīng)時(shí)不斷將鉀的蒸氣脫離反應(yīng)體系，則平衡向右移動(dòng)，反應(yīng)得以發(fā)生。③選擇合適的物質(zhì)做傳熱介質(zhì)來(lái)控制加熱的溫度。如果需要100℃以下的溫度，可選擇水浴加熱；如果需要100～200℃的溫度，可選擇油浴加熱。（5）解釋某些化學(xué)現(xiàn)象①如為什么有些液體混合時(shí)只能將其中一種液體滴入另一種液體中，而不能反向滴加？這是因?yàn)檫@些液體混合時(shí)，會(huì)放出大量的熱，為防止少量低沸點(diǎn)液體因沸騰而飛濺，應(yīng)將高沸點(diǎn)的液體滴入低沸點(diǎn)的液體中并不斷攪拌。如濃硫酸的稀釋，應(yīng)將濃硫酸慢慢加入水中，并不斷攪拌；制乙烯時(shí)，應(yīng)將濃硫酸慢慢滴入乙醇中，并不斷攪拌；制硝基苯時(shí)，應(yīng)將濃硫酸慢慢滴入濃硝酸中，并不斷攪拌。②又如工業(yè)上利用電解法冶煉Mg時(shí)，為什么不選擇MgO為原料而是選擇MgCl2為原料？這是因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)太高（2800℃），能耗大，而MgCl2的熔點(diǎn)低（712℃），能耗小。又如工業(yè)上用Al2O3